WO2000049031A2 - Method for isolating nucleic acids - Google Patents

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WO2000049031A2
WO2000049031A2 PCT/EP2000/001028 EP0001028W WO0049031A2 WO 2000049031 A2 WO2000049031 A2 WO 2000049031A2 EP 0001028 W EP0001028 W EP 0001028W WO 0049031 A2 WO0049031 A2 WO 0049031A2
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Rainer Neumann
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    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C12BIOCHEMISTRY; BEER; SPIRITS; WINE; VINEGAR; MICROBIOLOGY; ENZYMOLOGY; MUTATION OR GENETIC ENGINEERING
    • C12NMICROORGANISMS OR ENZYMES; COMPOSITIONS THEREOF; PROPAGATING, PRESERVING, OR MAINTAINING MICROORGANISMS; MUTATION OR GENETIC ENGINEERING; CULTURE MEDIA
    • C12N15/00Mutation or genetic engineering; DNA or RNA concerning genetic engineering, vectors, e.g. plasmids, or their isolation, preparation or purification; Use of hosts therefor
    • C12N15/09Recombinant DNA-technology
    • C12N15/10Processes for the isolation, preparation or purification of DNA or RNA
    • C12N15/1003Extracting or separating nucleic acids from biological samples, e.g. pure separation or isolation methods; Conditions, buffers or apparatuses therefor
    • C12N15/1006Extracting or separating nucleic acids from biological samples, e.g. pure separation or isolation methods; Conditions, buffers or apparatuses therefor by means of a solid support carrier, e.g. particles, polymers
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C12BIOCHEMISTRY; BEER; SPIRITS; WINE; VINEGAR; MICROBIOLOGY; ENZYMOLOGY; MUTATION OR GENETIC ENGINEERING
    • C12QMEASURING OR TESTING PROCESSES INVOLVING ENZYMES, NUCLEIC ACIDS OR MICROORGANISMS; COMPOSITIONS OR TEST PAPERS THEREFOR; PROCESSES OF PREPARING SUCH COMPOSITIONS; CONDITION-RESPONSIVE CONTROL IN MICROBIOLOGICAL OR ENZYMOLOGICAL PROCESSES
    • C12Q1/00Measuring or testing processes involving enzymes, nucleic acids or microorganisms; Compositions therefor; Processes of preparing such compositions
    • C12Q1/68Measuring or testing processes involving enzymes, nucleic acids or microorganisms; Compositions therefor; Processes of preparing such compositions involving nucleic acids
    • C12Q1/6806Preparing nucleic acids for analysis, e.g. for polymerase chain reaction [PCR] assay

Definitions

  • the invention relates to a method for separating and selectively releasing nucleic acids using special bead polymers.
  • gene diagnostics has become increasingly important. Genetic diagnostics has found its way into the diagnosis of human diseases (e.g. detection of infectious agents, detection of mutations in the genome, analysis of circulating tumor cells and identification of risk factors for the predisposition of a disease). But gene diagnostics is now also used in veterinary medicine, environmental analysis and food testing. Another area of application is investigations at pathological / cytological institutes or in the context of forensic questions. But also in the context of quality and process control (for example
  • nucleic acids In gene diagnostics, the acquisition of gene samples from biological material such as cells, blood, sputum, cerebrospinal fluid, serum or urine is an important sub-step.
  • the binding of nucleic acids to polyquaternary cationic polymers is known from US-A-4 046 750. However, the binding is irreversible, so that with this method the adsorbed nucleic acids cannot be released again.
  • US-A-4 055 469 discloses a method for purifying enzymes, wherein
  • Nucleic acids and unwanted proteins are precipitated using water-soluble cationic polymers.
  • US-A-4 839 231 discloses supports coated with vinylpyridine polymer which can adsorb proteins and nucleic acids. However, the capacity of
  • WO-A-91/05606 describes a silanized, porous support material with hydroxyalkylamino groups for the chromatographic separation of nucleic acids.
  • this material is for quick and as quantitative as possible
  • DE-A-4 139 664 describes a device and a method for isolating and purifying nucleic acids with the aid of anion exchangers.
  • a disadvantage of this method is that the desorption of the nucleic acids from
  • Anion exchangers are only successful with buffer solutions of high ionic strength and the separation of the salts from the buffer solution requires additional preparation steps.
  • DE-A-4 333 805 claims the extraction of nucleic acids from a sample with the aid of water-soluble carriers such as dextran, acrylamide or carboxymethyl cellulose and other reagents, the nucleic acids being precipitated.
  • EP-A-0 707 077 (corresponds to US-A-5 582 988) describes a method for
  • a disadvantage of the methods according to DE-A-4 333 805 and EP-A-0 707 077 is that handling, in particular the separation and purification of the precipitation product, is difficult and very time-consuming. These methods can also not be carried out or only under difficult conditions with the aid of automated analysis devices.
  • WO-A-96/18731 describes a method for isolating nucleic acids with the aid of a detergent and a solid support. Since solid supports without pores and without swellability are used, the binding capacity of the supports is relatively low.
  • WO-A-97/08547 describes a method for isolating nucleic acids in which the nucleic acids are bound to a solid hydrophilic organic polymer without an effective positive charge, for example to cellulose. With this method, the bond occurs via weak forces, such as Van der Waal's interactions.
  • WO-A-97/34909 describes a method for isolating nucleic acids using a special particulate polymer with a lower critical solubility temperature (LCST) of 25-45 ° C.
  • LCST critical solubility temperature
  • the invention relates to a method for isolating nucleic acids from a sample, comprising the following steps
  • the water-insoluble polymer is a bead polymer with an average particle size of 3 to 100 microns and from polymerized units of
  • the biological material is lysed in an intermediate step after process step A).
  • the present invention preferably relates to a method for isolating nucleic acids from a sample, comprising the steps
  • the water-insoluble polymer is a bead polymer with an average particle size of 3 to 100 ⁇ m and a specific surface area measured according to BET of 5 to 500 m / g and composed of polymerized units of
  • the present invention particularly preferably relates to a method for isolating nucleic acids from a sample, comprising the steps A), B) and C) defined above, characterized in that the water-insoluble polymer is a macroporous bead polymer having a particle size of 3 to 100 ⁇ m, one
  • the method according to the invention is suitable for the isolation and / or purification of nucleic acids of different origins, for example from cells, tissue materials, blood or infectious agents. Before isolating the nucleic acids, this is The material to be examined is disrupted by techniques known per se, such as digestion by protease digestion, a sample suitable for the further steps A to C, a lysate, being obtained. The biological material is optionally lysed in an intermediate step after process step A). Further suitable digestion processes have been described in DE-A-4 333 805.
  • the sample is mixed with a water-insoluble polymer at a pH of 7 or less, preferably in the range 2-6, particularly preferably in the range 2-3, at room temperature.
  • the water-insoluble polymer is separated off by e.g. Filtration or centrifugation.
  • the complex of nucleic acid and polymer thus obtained can now be washed by washing with suitable buffers, e.g. TE can be cleaned.
  • the pH of the complex is now adjusted to pH values above 7, preferably from 8 -
  • the bead polymers according to the invention provide higher adsorption and re-release rates than the soluble polymers according to EP-A-0 707 077.
  • the isolation is easier, i.e. perform with fewer steps and in shorter times.
  • the purity of the isolated nucleic acids is higher, in particular they receive less inhibiting by-products, so that amplification of the nucleic acids, for example by means of the so-called "PCR reaction” and "RT-PCR", is particularly successful.
  • the method according to the invention is also superior to the method described in EP-A-0 707 077 with regard to digestion of the nucleic acids obtained by means of restriction enzymes.
  • the present invention furthermore relates to the macroporous bead polymers, characterized in that they have an average particle size of 3 to 100 ⁇ m, a pore diameter of 10 to 1,000 nm and a specific upper Area measured according to BET from 5 to 500 m 2 / g and from polymerized units of
  • the water-insoluble but swellable bead polymers characterized in that they have an average particle size of 3 to 100 ⁇ m and from polymerized units of
  • the present invention furthermore relates to a process for the preparation of water-insoluble, macroporous bead polymers having an average particle size of 3 to 100 ⁇ m, a pore diameter of 10 to 1000 nm and a specific surface area measured according to BET of 5 to 500 m 2 / g, characterized in that one a mixture of
  • Amino monomers (a) in the context of the invention are polymerizable, ethylenically unsaturated compounds having at least one primary, secondary or tertiary amino group.
  • the secondary or tertiary amino group can also be part of a cycloaliphatic or aromatic ring. Examples include N-vinylimidazole, N-vinylbenzimidazole, 2-vinylpyridine and 4-vinylpyridine.
  • Highly suitable amino monomers are also the derivatives of acrylic acid and methacrylic acid, such as, for example, 2-aminoethyl methacrylate, N, N-dimethylaminoethyl methacrylate, N, N-dimethylaminopropyl methacrylate, N, N-dimethylaminoethyl acrylate, N-tert-butylaminopropyl methacrylate, N- (3-aminopropyl) methacrylamide, N- (3-imidazoyl-propyl-methacrylamide, N- (2-imidazoylethyl) methacrylamide, N- (3-aminopropyl) -acrylamide, N- (3-imidazoyl-pi-opyl) acrylamide, N- (2-imidazoylethyl) acrylamide, N- (l, l - Dimethyl-3-imidazoylpropyl) methacrylamide, N- (l, l
  • Highly suitable amino monomers are also the reaction products of isocyanatoethyl (meth) acrylate and imidazoylalkylamines, such as, for example, the amino monomer of the formula (I) which is new in the context of the present invention.
  • styrene and ⁇ -methylstyrene with amino groups are also well suited. Examples include: 4-N, N-dimethylaminostyrene, 2-N, N-dimethylaminostyrene, 4-N, N-diethylaminostyrene and 4-N, N-bis (2-hydroethyl) aminostyrene.
  • suitable crosslinking agents (b) are , Butanediol diacrylate, pentaerytritol diacrylate, 1, 3-glycerol diacrylate, triethylene glycol diacrylate, trimethylolpropane triacrylate, pentaerytritol triacrylate, pentaerytritol tetraacrylate,
  • Hydrophobic vinyl monomers (c1) which can be present in the bead polymer according to the invention and are suitable for the purposes of the present invention are C 1 -C 6 -alkyl acrylate, C 1 -C 6 -alkyl methacrylate, such as methyl methacrylate or butyl acrylate, acrylonitrile, methacrylonitrile, Vinyl chloride, vinylidene chloride, vinyl acetate and aromatic vinyl monomers, such as Styrene, vinyl naphthalene, vinyl toluene, ethyl styrene, ⁇ -methyl styrene, chlorostyrenes and vinyl benzyl chloride.
  • Hydrophilic vinyl monomers (c2) which are suitable in the context of the present invention are, for example: 2-hydroxyethyl methacrylate, 2-hydroxypropyl methacrylate, 2-hydroxyethyl acrylate, 2-hydroxypropyl acrylate, triethylene glycol monomethacrylate,
  • Porogens are used for the process according to the invention for the production of water-insoluble macroporous bead polymers.
  • Water-immiscible compounds which dissolve the monomers used and precipitate the polymer formed are suitable.
  • Examples include aliphatic hydrocarbons such as hexane, heptane, octane, isooctane, isododecane and alcohols such as octanol.
  • the porogen is used in amounts of 10 to 150% by weight, preferably 20 to 100% by weight, based on the sum of the monomers and crosslinking agents used.
  • Suitable radical formers in the context of the present invention are preferably oil-soluble initiators.
  • examples include: peroxy compounds such as dibenzoyl peroxide, dilauryl peroxide, bis (p-chlorobenzoyl peroxide), dicyclohexyl peroxydicarbonate, tert-butyl peroctoate, 2,5-bis (2-ethylhexanoylpero ⁇ y) -2,5-dimethylhexane and tert-amylperoxy-2-ethylhexane, further azo compounds such as 2,2'-azobis (isobutyronitrile), 2,2'-azobis (2,4-dimethylvalereonitrile) and 2,2'-azobis (2-methylisobutyronitrile) .
  • the initiators are generally used in amounts of 0.05 to 2.5% by weight, preferably 0.2 to 1.5% by weight, based on the monomer mixture.
  • Protective colloids are optionally used in the aqueous phase in the preparation of the gel-shaped and macroporous bead polymers according to the invention.
  • Suitable protective colloids according to the present invention are natural and synthetic water-soluble polymers, such as gelatin, starch,
  • Cellulose derivatives in particular cellulose esters and cellulose ethers, polyvinyl alcohol, polyvinyl pyrrolidone, polyacrylic acid, polymethacrylic acid and copolymers of acrylic acid, methacrylic acid, methacrylic acid esters and / or acrylic acid esters. Copolymers of methacrylic acid and methacrylic acid ester neutralized with alkali metal hydroxide are particularly suitable.
  • the amount of protective colloids used is generally 0.05 to 2%, based on the aqueous phase, preferably 0.1 to 1%.
  • the aqueous phase can optionally also contain a buffer system.
  • Buffer systems are preferred which adjust the pH of the aqueous phase at the start of the polymerization to a value between 12 and 5, preferably between 10 and 6. Under these conditions, dispersants with carboxylic acid groups are wholly or partly present as salts. In this way, the effect of the protective colloids is influenced favorably.
  • Buffer systems that are particularly suitable contain phosphate or borate salts.
  • the amount of the water phase is generally 75 to 1200% by weight, preferably 100 to 500% by weight, based on the sum of monomers, crosslinking agents and porogen.
  • the stirring speed during the polymerization is important for the adjustment of the particle size.
  • the size of the bead polymers obtained decreases with increasing stirrer speed.
  • the exact stirring speed for setting a certain predetermined bead size depends in individual cases on the reactor size, the reactor geometry and the stirrer geometry. It has proven to be expedient to determine the necessary stirring speed experimentally.
  • bead sizes of 6 to 30 ⁇ m are generally achieved at speeds of 300 to 500 rpm.
  • the polymerization temperature of the production process according to the invention depends on the decomposition temperature of the initiator used. It is generally between 50 and 150 ° C, preferably between 55 and 100 ° C. The polymerization takes 0.5 to a few hours. It has proven useful to use a temperature program in which the polymerization is started at a low temperature, for example 70 ° C., and the reaction temperature is increased as the polymerization conversion progresses.
  • the polymer can be isolated using customary methods, for example by filtration or decanting, and optionally dried after one or more washes.
  • the porogen can be removed during drying.
  • low-boiling porogens such as, for example, hexane
  • the water-swellable bead polymers are prepared analogously to the preparation of the macroporous bead polymers, with hydrophilic vinyl monomers (c2) instead of the hydrophobic vinyl monomers (c2) and a instead of the porogen
  • Solvent is used. Suitable solvents are those which are immiscible with water, which dissolve the monomers and the crosslinking agent and which do not precipitate out, but rather dissolve or swell the polymer formed. Suitable solvents are toluene, xylene, tetrachloromethane, chloroform, methylene chloride, dichloroethane and. Ethyl acetate. The amount of
  • Auxiliary solvent is generally 10 to 200% by weight, preferably 10 to 150% by weight, particularly preferably 20 to 100% by weight, based on the sum of monomers and crosslinking agent. If desired, the auxiliary solvent can be separated off after the polymerization, for example by distillation. Toluene is particularly easy to remove by azeotropic distillation.
  • the water-swellable bead polymers according to the invention have swelling indices of 1.2 to 12, preferably 1.5 to 8, measured at 25 ° C. and pH 7.
  • the swelling index is the quotient of the volume of the bead polymer swollen in water until saturation and the Volume of the anhydrous polymer beads defined.
  • the present application furthermore relates to compositions for isolating nucleic acids containing water-insoluble macroporous bead polymers having an average particle size of 3 to 100 ⁇ m and a pore diameter of 10 to
  • water-insoluble but swellable bead polymers with an average particle size of 3 to 100 ⁇ m, consisting of polymerized units of a) 5 to 79.7% by weight of amino monomer b) 0.3 to 10% by weight of crosslinking agent and c2) 10 to 93% by weight of hydrophilic vinyl monomer.
  • aqueous dispersions with a solids content of 0.1-50%, particularly preferably 1-10%.
  • the aqueous phase can optionally contain buffers which are preferably effective in the range 2-6.
  • test kits Possible areas of application of an agent formulated, for example, as a test kit are the above-mentioned application examples, for example in the isolation of nucleic acids from cells, tissue materials, blood or infectious agents, all questions of diagnostics playing a role in particular.
  • the test kits also include the polymers described for routine nucleic acid tests in microtiter plates and / or test tubes or other formats such as, for example, in the context of chip technology.
  • Example 3 was repeated, an organic solution consisting of 23.71 g of amino monomer from Example 1, 13.04 g of styrene, 10.67 g of divinylbenzene, 0.71 g of 2,2'-azobis (2,4-dimethylvalereonitrile) and 38 g of hexane was used. 35 g of macroporous bead polymer with an average particle size of 25 ⁇ m and a specific surface area of 74 m 2 / g were obtained. Biological result
  • TE a suitable buffer
  • TE stands for 10 mmol of T ⁇ s HC1 and 1 mmol of ethylenediaminetetraacetic acid pH 7 4 in the final concentration
  • IGEPAL CA-630® is a non-ionic detergent, which can be obtained, for example, from Sigma, order number I 3021) were then added to the sediment. , given and incubated again for 5 mm at room temperature
  • IGEPAL CA-630® instead of IGEPAL CA-630®, other lysis buffers can also be used. Examples include classic methods such as with Protease K digestion and subsequent cleaning using phenol / chloroform or
  • Nat ⁇ umlaurylsulfat solutions called (Sigma order number L 6026), for example as a 0.5% water solution
  • the nucleic acid bound to the particles was released by adjusting the pH to> 12 by adding 1 ⁇ l of 0.5 normal NaOH
  • the concentration of the nucleic acid obtained was determined using a suitable method, for example by analysis in a gel system, particularly preferably the "Submerged Gel Nucleic Acid Electrophoresis System", order no. 170 4406 from BIO-RAD (webpage: www.bio-rad.com).
  • PCR polymerase chain reaction

Abstract

Nucleic acids can be efficiently adsorbed on specific water-insoluble pearl polymers with an average size of 3 to 100 mu m, at a neutral or acidic pH value. The acids can then be liberated at an alkaline pH with high yields.

Description

Verfahren zur Isolierung von NucleinsäurenMethods for isolating nucleic acids
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Abtrennen und selektiven Freisetzen von Nucleinsäuren unter Verwendung spezieller Perlpolymerisate.The invention relates to a method for separating and selectively releasing nucleic acids using special bead polymers.
In jüngster Zeit gewinnt die sogenannte Gen-Diagnostik zunehmend an Bedeutung. Die Gen-Diagnostik hat Eingang gefunden in die Diagnostik humaner Erkrankungen (u.a. Nachweis von Infektionserregern, Nachweis von Mutationen des Genoms, Analyse von zirkulierenden Tumorzellen und Identifizierung von Risiko faktoren für die Prädisposition einer Erkrankung). Aber auch in der Veterinärmedizin, der Umweltanalytik und Nahrungsmitteltestung findet die Gen-Diagnostik mittlerweile ihre Anwendung. Ein weiteres Anwendungsgebiet stellen Untersuchungen an Patho- logischen-/Zytologischen Instituten oder im Rahmen forensischer Fragestellungen dar. Aber auch im Rahmen der Qualtitäts- und Prozesskontrolle (beispielsweiseIn recent times, so-called gene diagnostics has become increasingly important. Genetic diagnostics has found its way into the diagnosis of human diseases (e.g. detection of infectious agents, detection of mutations in the genome, analysis of circulating tumor cells and identification of risk factors for the predisposition of a disease). But gene diagnostics is now also used in veterinary medicine, environmental analysis and food testing. Another area of application is investigations at pathological / cytological institutes or in the context of forensic questions. But also in the context of quality and process control (for example
Untersuchungen von Blutproben auf Infektionserreger-Freiheit) wird die Gen- Diagnostik mittlerweile eingesetzt und der Gesetzgeber plant, die Zahl der heute schon vorgeschriebenen Tests per Gesetz in Zukunft zu erweitern.Genetic diagnosis is now used and the legislator plans to expand the number of tests already prescribed by law in the future.
Methoden, die bei der Gen-Diagnostik zum Einsatz kommen (wie z.B. Hybridisie- rungs- oder Amplifikationstechniken wie die PCR, bDNA oder NASBA, TMA Technologie) gehören auch bei wissenschaftlichen Grundlagenarbeiten zu den Routineverfahren.Methods that are used in gene diagnostics (such as hybridization or amplification techniques such as PCR, bDNA or NASBA, TMA technology) are also part of routine procedures for basic scientific work.
Durch die zunehmende Verbreitung nicht-radioaktiver Detektionsverfahren, die auch im Rahmen der Gen-Diagnostik eine Rolle spielen, ist zu erwarten, daß die Gen- Diagnostik in Zukunft noch weitere Verbreitung als zur Zeit finden wird.Due to the increasing spread of non-radioactive detection methods, which also play a role in the context of gene diagnostics, it is to be expected that gene diagnostics will be more widespread in the future than at present.
Bei der Gen-Diagnostik ist die Gewinnung von Gen-Proben aus biologischem Mate- rial wie Zellen, Blut, Sputum, Liquor, Serum oder Urin ein wichtiger Teilschritt. Die Bindung von Nucleinsäuren an polyquartemäre kationische Polymere ist aus der US-A-4 046 750 bekannt. Allerdings ist die Bindung irreversibel, so daß bei dieser Methode die adsorbierten Nucleinsäuren nicht wieder freigesetzt werden können.In gene diagnostics, the acquisition of gene samples from biological material such as cells, blood, sputum, cerebrospinal fluid, serum or urine is an important sub-step. The binding of nucleic acids to polyquaternary cationic polymers is known from US-A-4 046 750. However, the binding is irreversible, so that with this method the adsorbed nucleic acids cannot be released again.
Die US-A-4 055 469 offenbart eine Methode zur Reinigung von Enzymen, wobeiUS-A-4 055 469 discloses a method for purifying enzymes, wherein
Nucleinsäuren und unerwünschte Proteine mit Hilfe wasserlöslicher kationischer Polymere ausgefällt werden.Nucleic acids and unwanted proteins are precipitated using water-soluble cationic polymers.
Aus der US-A-4 839 231 sind mit Vinylpyridinpolymer beschichtete Träger bekannt, die Proteine und Nucleinsäuren adsorbieren können. Allerdings ist die Kapazität derUS-A-4 839 231 discloses supports coated with vinylpyridine polymer which can adsorb proteins and nucleic acids. However, the capacity of
Träger recht niedrig und die Adsorption der Nucleinsäuren nicht quantitativ.Carrier quite low and the adsorption of the nucleic acids not quantitative.
Die WO-A-91/05606 beschreibt ein silanisiertes, poröses Trägermaterial mit Hydroxyalkylaminogruppen für die chromatographische Trennung von Nuclein- säuren. Dieses Material ist jedoch zum schnellen und möglichst quantitativenWO-A-91/05606 describes a silanized, porous support material with hydroxyalkylamino groups for the chromatographic separation of nucleic acids. However, this material is for quick and as quantitative as possible
Abtrennen von Nucleinsäuren aus biologischem Material weniger gut geeignet.Separation of nucleic acids from biological material is less suitable.
In der DE-A-4 139 664 wird eine Vorrichtung und ein Verfahren zur Isolierung und Reinigung von Nucleinsäuren mit Hilfe von Anionenaustauschern beschrieben. Nachteilig bei diesem Verfahren ist, daß die Desorption der Nucleinsäuren vomDE-A-4 139 664 describes a device and a method for isolating and purifying nucleic acids with the aid of anion exchangers. A disadvantage of this method is that the desorption of the nucleic acids from
Anionenaustauscher nur mit Pufferlösungen hoher Ionenstärke gelingt und die Abtrennung der Salze aus der Pufferlösung zusätzliche Präparationsschritte erfordert.Anion exchangers are only successful with buffer solutions of high ionic strength and the separation of the salts from the buffer solution requires additional preparation steps.
Die DE-A-4 333 805 beansprucht die Extraktion von Nucleinsäuren aus einer Probe mit Hilfe von wasserlöslichen Trägern wie Dextran, Acrylamid oder Carboxymethyl- cellulose und weiteren Reagenzien, wobei die Nucleinsäuren ausgefällt werden.DE-A-4 333 805 claims the extraction of nucleic acids from a sample with the aid of water-soluble carriers such as dextran, acrylamide or carboxymethyl cellulose and other reagents, the nucleic acids being precipitated.
In der EP-A-0 707 077 (entspricht der US-A-5 582 988) wird eine Methode zurEP-A-0 707 077 (corresponds to US-A-5 582 988) describes a method for
Isolierung von Nucleinsäuren aus biologischem Material unter Verwendung von löslichem, schwach basischem Polymer beschrieben. Bei dieser Methode wird in einem sauren pH-Bereich ein Fällungsprodukt aus dem löslichen, schwach basischen Polymer und der Nucleinsäure erzeugt, das Fällungsprodukt von den nicht gefällten Bestandteilen des biologischen Materials abgetrennt und gewaschen und die Nucleinsäure aus dem Fällungsprodukt durch Einstellung eines basischen pH-Wertes wieder freigesetzt.Isolation of nucleic acids from biological material using soluble, weakly basic polymer is described. With this method, a precipitate is made from the soluble, weakly basic in an acidic pH range Polymer and the nucleic acid generated, the precipitate separated from the unprecipitated components of the biological material and washed and the nucleic acid released from the precipitate by adjusting a basic pH.
Ein Nachteil der Methoden nach DE-A-4 333 805 und EP-A-0 707 077 besteht darin, daß die Handhabung, insbesondere die Abtrennung und Reinigung des Fällungsproduktes schwierig und sehr zeitaufwendig ist. Diese Methoden lassen sich auch nicht bzw. nur unter erschwerten Bedingungen mit Hilfe automatisierter Analysegeräte ausführen.A disadvantage of the methods according to DE-A-4 333 805 and EP-A-0 707 077 is that handling, in particular the separation and purification of the precipitation product, is difficult and very time-consuming. These methods can also not be carried out or only under difficult conditions with the aid of automated analysis devices.
Die WO-A-96/18731 beschreibt eine Methode zur Isolierung von Nucleinsäuren mit Hilfe eines Detergenz und eines festen Trägers. Da feste Träger ohne Poren und ohne Quellbarkeit eingesetzt werden, ist die Bindungskapazität der Träger relativ gering.WO-A-96/18731 describes a method for isolating nucleic acids with the aid of a detergent and a solid support. Since solid supports without pores and without swellability are used, the binding capacity of the supports is relatively low.
In der WO-A-97/08547 wird eine Methode zur Isolierung von Nucleinsäuren beschrieben, bei der die Nucleinsäuren an einem festen hydrophilen organischen Polymer ohne effektive positive Ladung, beispielsweise an Cellulose, gebunden werden. Bei dieser Methode erfolgt die Bindung über schwache Kräfte, wie Van der Waals Wechselwirkungen.WO-A-97/08547 describes a method for isolating nucleic acids in which the nucleic acids are bound to a solid hydrophilic organic polymer without an effective positive charge, for example to cellulose. With this method, the bond occurs via weak forces, such as Van der Waal's interactions.
Die WO-A-97/34909 beschreibt eine Methode zur Isolierung von Nucleinsäuren unter Verwendung eines speziellen teilchenformigen Polymerisates mit einer unteren kritischen Löslichkeitstemperatur (lower critical solubility temperature, LCST) von 25-45 °C. Ein Nachteil dieser Methode besteht darin, daß zur Freisetzung derWO-A-97/34909 describes a method for isolating nucleic acids using a special particulate polymer with a lower critical solubility temperature (LCST) of 25-45 ° C. A disadvantage of this method is that the release of
Nucleinsäuren Puffer mit hohen Ionenstärken, die bei der weiteren Verwendung der Nucleinsäuren stören können, angewendet werden müssen. Wegen der geringen Größe der verwendeten Partikel von 0,05 bis 2 μm ist zudem die Verarbeitung zeitaufwendig und schwierig zu automatisieren. Trotz der zahlreichen vorbeschriebenen Verfahren zur Isolierung von Nucleinsäuren besteht noch immer ein dringender Bedarf für eine einfache, möglichst automatisierbare Methode zur effektiven Abtrennung und Wiederfreisetzung von Nucleinsäuren aus biologischem Material.Nucleic acids Buffers with high ionic strengths, which can interfere with the further use of the nucleic acids, must be used. Because of the small size of the particles used, from 0.05 to 2 μm, processing is also time-consuming and difficult to automate. Despite the numerous previously described methods for isolating nucleic acids, there is still an urgent need for a simple method that can be automated as far as possible for the effective separation and re-release of nucleic acids from biological material.
Überraschenderweise wurde nun gefunden, daß bestimmte in Wasser unlösliche Perlpolymerisate polymerisierter Einheiten von Aminomonomer, Vernetzer und Vinylmonomer in hervorragender Weise zur Isolierung von Nucleinsäuren geeignet sind.Surprisingly, it has now been found that certain water-insoluble bead polymers of polymerized units of amino monomer, crosslinking agent and vinyl monomer are outstandingly suitable for isolating nucleic acids.
Gegenstand der Erfindung ist ein Verfahren zur Isolierung von Nucleinsäuren aus einer Probe, umfassend die nachfolgenden SchritteThe invention relates to a method for isolating nucleic acids from a sample, comprising the following steps
A) Vermischen der Probe mit einem wasserunlöslichen, im basischen und neutralen Bereich nicht ionischen Polymerisat bei einem pH- Wert von 7 oder weniger, wobei die Nucleinsäuren adsorbiert werden,A) mixing the sample with a water-insoluble, non-ionic polymer in the basic and neutral range at a pH of 7 or less, the nucleic acids being adsorbed,
B) Abtrennen des wasserunlöslichen Polymerisates undB) separating the water-insoluble polymer and
C) Vermischen des wasserunlöslichen Polymerisates mit einer wäßrigen Phase mit einem pH- Wert von größer 7, wobei die adsorbierten Nucleinsäuren freigesetzt werden,C) mixing the water-insoluble polymer with an aqueous phase with a pH of greater than 7, the adsorbed nucleic acids being released,
dadurch gekennzeichnet, daß das wasserunlösliche Polymerisat ein Perlpolymerisat mit einer mittleren Teilchengröße von 3 bis 100 μm ist und aus polymerisierten Einheiten voncharacterized in that the water-insoluble polymer is a bead polymer with an average particle size of 3 to 100 microns and from polymerized units of
a) 5 bis 98 Gew.-% Aminomonomer b) 0,3 bis 30 Gew.-% Vernetzer und c) 0 bis 93 Gew.-% Vinylmonomer besteht.a) 5 to 98% by weight of amino monomer b) 0.3 to 30% by weight of crosslinking agent and c) 0 to 93% by weight of vinyl monomer consists.
Gegebenenfalls erfolgt in einem Zwischenschritt nach Verfahrensschritt A) die Lyse des biologischen Materials.If appropriate, the biological material is lysed in an intermediate step after process step A).
Bevorzugt betrifft die vorliegende Erfindung ein Verfahren zur Isolierung von Nucleinsäuren aus einer Probe, umfassend die SchritteThe present invention preferably relates to a method for isolating nucleic acids from a sample, comprising the steps
A) Vermischen der Probe mit einem wasserunlöslichen, im basischen und neutralen Bereich nicht ionischen Polymerisat bei einem pH- Wert von 7 oder weniger, wobei die Nucleinsäuren adsorbiert werden,A) mixing the sample with a water-insoluble, non-ionic polymer in the basic and neutral range at a pH of 7 or less, the nucleic acids being adsorbed,
B) Abtrennen des wasserunlöslichen Polymerisates undB) separating the water-insoluble polymer and
C) Vermischen des wasserunlöslichen Polymerisates mit einer wäßrigen Phase mit einem pH- Wert von größer 7, wobei die adsorbierten Nucleinsäuren freigesetzt werden,C) mixing the water-insoluble polymer with an aqueous phase with a pH of greater than 7, the adsorbed nucleic acids being released,
dadurch gekennzeichnet, daß das wasserunlösliche Polymerisat ein Perlpolymerisat mit einer mittleren Teilchengröße von 3 bis 100 μm und einer spezifischen Oberflä- ehe gemessen nach BET von 5 bis 500 m /g ist und aus polymeπsierten Einheiten voncharacterized in that the water-insoluble polymer is a bead polymer with an average particle size of 3 to 100 μm and a specific surface area measured according to BET of 5 to 500 m / g and composed of polymerized units of
a) 5 bis 98 Gew.-% Aminomonomer b) 0,3 bis 30 Gew.-% Vernetzer und cl) 0 bis 93 Gew.-% hydrophobem Vinylmonomera) 5 to 98% by weight of amino monomer b) 0.3 to 30% by weight of crosslinking agent and cl) 0 to 93% by weight of hydrophobic vinyl monomer
besteht, oder daß das wasserunlösliche Polymerisat ausconsists, or that the water-insoluble polymer from
in Wasser gut quellbarem Perlpolymerisat mit einer mittleren Teilchengröße von 3 bis 100 μm, das aus polymerisierten Einheiten von a) 5 bis 79,7 Gew.-% Aminomonomer b) 0,3 bis 10 Gew.-% Vernetzer und c2) 10 bis 93 Gew.-% hydrophilem Vinylmonomerbead polymer readily swellable in water with an average particle size of 3 to 100 μm, which consists of polymerized units of a) 5 to 79.7% by weight of amino monomer b) 0.3 to 10% by weight of crosslinking agent and c2) 10 to 93% by weight of hydrophilic vinyl monomer
besteht.consists.
Insbesondere bevorzugt betrifft die vorliegende Erfindung ein Verfahren zur Isolierung von Nucleinsäuren aus einer Probe, umfassend die oben definierten Schritte A), B) und C), dadurch gekennzeichnet, daß das wasserunlösliche Polymerisat ein makroporöses Perlpolymerisat mit einer Teilchengröße von 3 bis 100 μm ist, einenThe present invention particularly preferably relates to a method for isolating nucleic acids from a sample, comprising the steps A), B) and C) defined above, characterized in that the water-insoluble polymer is a macroporous bead polymer having a particle size of 3 to 100 μm, one
Porendurchmesser im Bereich von 10 bis 1 000 nm aufweist, die spezifische Oberfläche bestimmt nach BET 5 bis 500 m2/g (ganz besonders bevorzugt 20 bis 200 m2/g) aufweist und aus polymerisierten Einheiten vonHas pore diameter in the range of 10 to 1000 nm, the specific surface determined according to BET 5 to 500 m 2 / g (very particularly preferably 20 to 200 m 2 / g) and from polymerized units of
a) 5 bis 98 Gew-% Aminomonomer b) 2 bis 30 Gew-% Vernetzer cl) 0 bis 93 Gew-% hydrophobem Vinylmonomera) 5 to 98% by weight of amino monomer b) 2 to 30% by weight of crosslinking agent cl) 0 to 93% by weight of hydrophobic vinyl monomer
besteht, oder daß das wasserunlösliche Polymerisat ausconsists, or that the water-insoluble polymer from
in Wasser gut quellbarem Perlpolymerisat mit einer mittleren Teilchengröße von 3 bis 100 μm, das aus polymerisierten Einheiten ausbead polymer readily swellable in water with an average particle size of 3 to 100 μm, which consists of polymerized units
a) 5 bis 79,7 Gew.-% Aminomonomer b) 0,3 bis 10 Gew.-% Vernetzer und c2) 10 bis 93 Gew.-% hydrophilem Vinylmonomera) 5 to 79.7% by weight of amino monomer b) 0.3 to 10% by weight of crosslinking agent and c2) 10 to 93% by weight of hydrophilic vinyl monomer
besteht.consists.
Das erfindungsgemäße Verfahren ist zur Isolierung und/oder Reinigung \ on Nucleinsäuren unterschiedlicher Herkunft, beispielsweise aus Zellen, Gewebemateπalien, Blut odei Infektionserregem geeignet. Vor der Isolierung der Nucleinsäuren wird das zu untersuchende Material durch an sich bekannte Techniken, wie z.B. Aufschluß durch Proteaseverdau aufgeschlossen, wobei eine für die weiteren Schritte A bis C geeignete Probe, ein Lysat, erhalten wird. Gegebenenfalls erfolgt in einem Zwischenschritt nach Verfahrensschritt A) die Lyse des biologichen Materials. Weitere geeignete Aufschlußverfahren sind in DE-A-4 333 805 beschrieben worden.The method according to the invention is suitable for the isolation and / or purification of nucleic acids of different origins, for example from cells, tissue materials, blood or infectious agents. Before isolating the nucleic acids, this is The material to be examined is disrupted by techniques known per se, such as digestion by protease digestion, a sample suitable for the further steps A to C, a lysate, being obtained. The biological material is optionally lysed in an intermediate step after process step A). Further suitable digestion processes have been described in DE-A-4 333 805.
Es erfolgt das Vermischen der Probe mit einem wasserunlöslichen Polymerisat bei einem pH- Wert von 7 oder weniger, vorzugsweise im Bereich von 2 - 6, besonders bevorzugt im Bereich von 2 - 3 bei Raumtemperatur. Das Abtrennen des wasserun- löslichen Polymerisates erfolgt durch z.B. Filtration oder Zentrifugation. Der so gewonnene Komplex aus Nucleinsäure und Polymerisat kann nun durch Waschen mit geeigneten Puffern wie z.B. TE gereinigt werden.The sample is mixed with a water-insoluble polymer at a pH of 7 or less, preferably in the range 2-6, particularly preferably in the range 2-3, at room temperature. The water-insoluble polymer is separated off by e.g. Filtration or centrifugation. The complex of nucleic acid and polymer thus obtained can now be washed by washing with suitable buffers, e.g. TE can be cleaned.
Zur Freisetzung der gebundenen Nucleinsäuren aus dem Komplex erfolgt nun die pH-Einstellung des Komplexes auf pH- Werte oberhalb von 7, vorzugsweise von 8 -To release the bound nucleic acids from the complex, the pH of the complex is now adjusted to pH values above 7, preferably from 8 -
14, besonders bevorzugt im Bereich 12 - 14.14, particularly preferably in the range 12-14.
Die erfindungsgemäßen Perlpolymerisate liefern höhere Adsorptions- und Wiederfrei setzungsraten als die löslichen Polymerisate gemäß EP-A-0 707 077. Die Isolierung läßt sich leichter, d.h. mit weniger Arbeitsschritten und in kürzeren Zeiten durchführen. Die Reinheit der isolierten Nucleinsäuren ist höher, insbesondere erhalten sie weniger inhibierende Nebenprodukte, so daß eine Verstärkung der Nucleinsäuren, beispielsweise duch die sogenannte "PCR-Reaktion" und die "RT- PCR" besonders gut gelingt. Auch in Bezug auf Verdau der gewonnenen Nucleinsäuren mittels Restriktionsenzymen ist das erfindungsgemäße Verfahren der in der EP-A-0 707 077 beschriebenen Methode überlegen.The bead polymers according to the invention provide higher adsorption and re-release rates than the soluble polymers according to EP-A-0 707 077. The isolation is easier, i.e. perform with fewer steps and in shorter times. The purity of the isolated nucleic acids is higher, in particular they receive less inhibiting by-products, so that amplification of the nucleic acids, for example by means of the so-called "PCR reaction" and "RT-PCR", is particularly successful. The method according to the invention is also superior to the method described in EP-A-0 707 077 with regard to digestion of the nucleic acids obtained by means of restriction enzymes.
Weiterhin Gegenstand der vorliegenden Erfindung sind die makroporösen Perlpolymerisate, dadurch gekennzeichnet, daß diese eine mittlere Teilchengröße von 3 bis 100 μm, einen Porendurchmesser von 10 bis 1 000 nm und eine spezifische Ober- fläche gemessen nach BET von 5 bis 500 m2/g aufweisen und aus polymerisierten Einheiten vonThe present invention furthermore relates to the macroporous bead polymers, characterized in that they have an average particle size of 3 to 100 μm, a pore diameter of 10 to 1,000 nm and a specific upper Area measured according to BET from 5 to 500 m 2 / g and from polymerized units of
a) 5 bis 98 Gew.-% Aminomonomer b) 2 bis 30 Gew.-% Vernetzer und cl) 0 bis 93 Gew.-% hydrophobem Vinylmonomera) 5 to 98% by weight of amino monomer b) 2 to 30% by weight of crosslinking agent and cl) 0 to 93% by weight of hydrophobic vinyl monomer
bestehen, sowieexist, as well
die in Wasser unlöslichen aber quellbaren Perlpolymerisate, dadurch gekennzeichnet, daß diese eine mittlere Teilchengröße von 3 bis 100 μm aufweisen und aus polymerisierten Einheiten vonthe water-insoluble but swellable bead polymers, characterized in that they have an average particle size of 3 to 100 μm and from polymerized units of
a) 5 bis 79,7 Gew.-% Aminomonomer b) 0,3 bis 10 Gew.-% Vernetzer und cl) 10 bis 93 Gew.-% hydrophilem Vinylmonomera) 5 to 79.7% by weight of amino monomer b) 0.3 to 10% by weight of crosslinking agent and cl) 10 to 93% by weight of hydrophilic vinyl monomer
bestehen.consist.
Weiterhin Gegenstand der vorliegenden Erfindung ist ein Verfahren zur Herstellung wasserunlöslicher, makroporöser Perlpolymerisate mit einer mittleren Teilchengröße von 3 bis 100 μm, einem Porendurchmesser von 10 bis 1000 nm und einer spezifischen Oberfläche gemessen nach BET von 5 bis 500 m2/g dadurch gekennzeichnet, daß man eine Mischung vonThe present invention furthermore relates to a process for the preparation of water-insoluble, macroporous bead polymers having an average particle size of 3 to 100 μm, a pore diameter of 10 to 1000 nm and a specific surface area measured according to BET of 5 to 500 m 2 / g, characterized in that one a mixture of
a) 5 bis 98 Gew. -Teilen Aminomonomer b) 2 bis 30 Gew. -Teilen Vernetzer cl ) 0 bis 93 Gew. -Teilen hydrophobem Vinylmonomer d) 10 - 150 Gew-Teilen Porogen und e) 0, 1 - 2,5 Gew-Teilen Radikalbildner in einem wäßrigem Medium unter Verwendung eines Schutzkolloides dispergiert, anschließend die erhaltene Dispersion durch Erhitzen auf die Zerfallstemperatur des Radikalbildners polymerisiert und nach erfolgter Polymerisation das Porogen durch Extraktion und/oder Abdampfen entfernt,a) 5 to 98 parts by weight of amino monomer b) 2 to 30 parts by weight of crosslinking agent cl) 0 to 93 parts by weight of hydrophobic vinyl monomer d) 10 to 150 parts by weight of porogen and e) 0.1 to 2.5 Parts by weight radical generator dispersed in an aqueous medium using a protective colloid, then the dispersion obtained is polymerized by heating to the decomposition temperature of the radical generator and, after the polymerization, the porogen is removed by extraction and / or evaporation,
sowie ein Verfahren zur Herstellung von in Wasser unlöslichen aber quellbaren Perlpolymerisaten mit einer mittleren Teilchengröße von 3 bis 100 μm, dadurch gekennzeichnet, daß man eine Mischung vonand a process for the preparation of water-insoluble but swellable bead polymers having an average particle size of 3 to 100 μm, characterized in that a mixture of
a) 5 bis 79,7 Gew.-% Aminomonomer b) 0,3 bis 10 Gew.-% Vernetzer und c2) 10 bis 93 Gew.-% hydrophilem Vinylmonomer d) 10-150 Gew-Teilen Lösungsmittel und e) 0,1 - 2,5 Gew-Teilen Radikalbildnera) 5 to 79.7% by weight of amino monomer b) 0.3 to 10% by weight of crosslinking agent and c2) 10 to 93% by weight of hydrophilic vinyl monomer d) 10-150 parts by weight of solvent and e) 0, 1 - 2.5 parts by weight of radical generator
in einem wäßrigem Medium unter Verwendung eines Schutzkolloides dispergiert, anschließend die erhaltene Dispersion durch Erhitzen auf die Zerfallstemperatur des Radikalbildners polymerisiert und nach erfolgter Polymerisation das Lösungsmittel durch Extraktion und/oder Abdampfen entfernt.dispersed in an aqueous medium using a protective colloid, then the resulting dispersion polymerized by heating to the decomposition temperature of the radical generator and, after the polymerization, the solvent removed by extraction and / or evaporation.
Aminomonomere (a) im Sinne der Erfindung sind polymerisierbare, ethylenisch ungesättigte Verbindungen mit mindestens einer primären, sekundären oder tertiären Aminogruppe. Die sekundäre oder tertiäre Aminogruppe kann dabei auch Teil eines cycloaliphatischen oder aromatischen Ringes sein. Beispielhaft seien genannt N- Vinylimidazol, N-Vinylbenzimidazol, 2-Vinylpyridin und 4-Vinylpyridin. Gut geeignete Aminomonomere sind auch die Derivate der Acrylsäure und Methacrylsäure, wie beispielsweise 2-Aminoethylmethacrylat, N,N-Dimethylaminoethylmethacrylat, N,N-Dimethylaminopropylmethacrylat, N,N-Dimethylaminoethylacrylat, N-tert.- Butylaminopropylmethacrylat, N-(3-Aminopropyl)methacrylamid, N-(3-Imidazoyl- propyljmethacrylamid, N-(2-Imidazoylethyl)methacrylamid, N-(3-Aminopropyl)- acrylamid, N-(3-ImidazoylpiOpyl)acrylamid, N-(2-Imidazoylethyl)acrylamid, N-(l ,l - Dimethyl-3-imidazoylpropyl)methacrylamid, N-(l,l-Dimethyl-3-imidazoylpropyl)- acrylamid, N-(3-Benzimidazoylpropyl)methacrylamid und (3-Benzimidazoylpropyl)- acrylamid.Amino monomers (a) in the context of the invention are polymerizable, ethylenically unsaturated compounds having at least one primary, secondary or tertiary amino group. The secondary or tertiary amino group can also be part of a cycloaliphatic or aromatic ring. Examples include N-vinylimidazole, N-vinylbenzimidazole, 2-vinylpyridine and 4-vinylpyridine. Highly suitable amino monomers are also the derivatives of acrylic acid and methacrylic acid, such as, for example, 2-aminoethyl methacrylate, N, N-dimethylaminoethyl methacrylate, N, N-dimethylaminopropyl methacrylate, N, N-dimethylaminoethyl acrylate, N-tert-butylaminopropyl methacrylate, N- (3-aminopropyl) methacrylamide, N- (3-imidazoyl-propyl-methacrylamide, N- (2-imidazoylethyl) methacrylamide, N- (3-aminopropyl) -acrylamide, N- (3-imidazoyl-pi-opyl) acrylamide, N- (2-imidazoylethyl) acrylamide, N- (l, l - Dimethyl-3-imidazoylpropyl) methacrylamide, N- (l, l-dimethyl-3-imidazoylpropyl) acrylamide, N- (3-benzimidazoylpropyl) methacrylamide and (3-benzimidazoylpropyl) acrylamide.
Gut geeignete Aminomonomere sind auch die Umsetzungsprodukte von Isocyanato- ethyl(meth)acrylat und Imidazoylalkylaminen, wie beispielsweise das im Rahmen der vorliegenden Erfindung neue Aminomonomer gemäß Formel (I)Highly suitable amino monomers are also the reaction products of isocyanatoethyl (meth) acrylate and imidazoylalkylamines, such as, for example, the amino monomer of the formula (I) which is new in the context of the present invention.
Figure imgf000012_0001
Figure imgf000012_0001
Weitere geeignete Aminomonomere gemäß der vorliegenden Erfindung sind die Pyridinderivate der Formeln (II) und (III)Further suitable amino monomers according to the present invention are the pyridine derivatives of the formulas (II) and (III)
Figure imgf000012_0002
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(II) (III).(II) (III).
Auch Derivate von Styrol und α-Methylstyrol mit Aminogruppen sind gut geeignet. Beispielhaft seien genannt: 4-N,N-Dimethylaminostyrol, 2-N,N-Dimethylamino- styrol, 4-N,N-Diethylaminostyrol und 4-N,N-Bis(2-hydroethyl)aminostyrol.Derivatives of styrene and α-methylstyrene with amino groups are also well suited. Examples include: 4-N, N-dimethylaminostyrene, 2-N, N-dimethylaminostyrene, 4-N, N-diethylaminostyrene and 4-N, N-bis (2-hydroethyl) aminostyrene.
Gemäß der vorliegenden Erfindung geeignete Vernetzer (b) sind: Ethylenglycoldi- methacrylat, Butandioldimethacrylat, Hexandioldimethacrylat, Pentaerytritoldimeth- acrylat, 1 ,2-Glycerindimethacrylat, 1 ,3-Glycerindimethacrylat, Triethylenglycoldi- methacrylat, Tetraetylenglycoldimethacrylat, Trimethylolpropantrimethacrylat, Pen- taerytritoltrimethacrylat, Pentaerytritoltetramethacrylat, Ethylenglycoldiacrylat, Butandioldiacrylat, Pentaerytritoldiacrylat, 1 ,3-Glycerindiacrylat, Triethylenglycol- diacrylat, Trimethylolpropantriacrylat, Pentaerytritoltriacrylat, Pentaerytritoltetra- acrylat, Allylmethacrylat, Allylacrylat, Methylen-N,N'-bisacrylamid, p-Divinylben- zol und m-Divinylbenzol.Ethylene glycol distearate methacrylate, butanediol dimethacrylate, hexanediol dimethacrylate, acrylate Pentaerytritoldimeth-, 1, 2-glycerol dimethacrylate, 1, 3-glycerol dimethacrylate, Triethylenglycoldi- methacrylate, taerytritoltrimethacrylat Tetraetylenglycoldimethacrylat, trimethylolpropane trimethacrylate, pen, Pentaerytritoltetramethacrylat, ethylene glycol diacrylate: According to the present invention, suitable crosslinking agents (b) are , Butanediol diacrylate, pentaerytritol diacrylate, 1, 3-glycerol diacrylate, triethylene glycol diacrylate, trimethylolpropane triacrylate, pentaerytritol triacrylate, pentaerytritol tetraacrylate, allyl methacrylate, allyl acrylate, methylene-N, N'-bisacrylamide, p-divinylbenzene and m-divinylbenzene.
Im Rahmen der vorliegenden Erfindung geeignete hydrophobe Vinylmonomere (cl), die in dem erfindungsgemäßen Perlpolymerisat enthalten sein können, sind Acryl- säure-Ci -Cg-alkylester, Methacrylsäure-Ci -Cg-alkylester, wie beispielsweise Methylmethacrylat oder Butylacrylat, Acrylnitril, Methacrylnitril, Vinylchlorid, Vinylidenchlorid, Vinylacetat und aromatische Vinylmonomere, wie z.B. Styrol, Vinylnaphthalin, Vinyltoluol, Ethylstyrol, α-Methylstyrol, Chlorstyrole und Vinyl- benzylchlorid.Hydrophobic vinyl monomers (c1) which can be present in the bead polymer according to the invention and are suitable for the purposes of the present invention are C 1 -C 6 -alkyl acrylate, C 1 -C 6 -alkyl methacrylate, such as methyl methacrylate or butyl acrylate, acrylonitrile, methacrylonitrile, Vinyl chloride, vinylidene chloride, vinyl acetate and aromatic vinyl monomers, such as Styrene, vinyl naphthalene, vinyl toluene, ethyl styrene, α-methyl styrene, chlorostyrenes and vinyl benzyl chloride.
Im Rahmen der vorliegenden Erfindung geeignete hydrophile Vinylmonomere (c2) sind beispielsweise: 2-Hydroxyethylmethacrylat, 2-Hydroxypropylmethacrylat, 2- Hydroxyethylacrylat, 2-Hydroxypropylacrylat, Triethylenglycolmonomethacrylat,Hydrophilic vinyl monomers (c2) which are suitable in the context of the present invention are, for example: 2-hydroxyethyl methacrylate, 2-hydroxypropyl methacrylate, 2-hydroxyethyl acrylate, 2-hydroxypropyl acrylate, triethylene glycol monomethacrylate,
Tetraethylenglycolmonomethacrylat, Acrylamid, Methacrylamid und N,N-Dimethyl- acrylamid.Tetraethylene glycol monomethacrylate, acrylamide, methacrylamide and N, N-dimethyl acrylamide.
Für das erfindungsgemäße Verfahren zur Herstellung von wasserunlöslichen makro- porösen Perlpolymerisaten werden Porogene eingesetzt. Hierfür sind flüssige mitPorogens are used for the process according to the invention for the production of water-insoluble macroporous bead polymers. For this are liquid with
Wasser nicht mischbare Verbindungen, die die eingesetzten Monomere lösen und das gebildete Polymer ausfällen, geeignet. Beispielhaft seien genannt aliphatische Kohlenwasserstoffe, wie Hexan, Heptan, Octan, Isooctan, Isododekan und Alkohole wie Octanol. Das Porogen wird in Mengen von 10 bis 150 Gew.-%, vorzugsweise von 20 bis 100 Gew% bezogen auf die Summe der eingesetzten Monomere und Vernetzer eingesetzt.Water-immiscible compounds which dissolve the monomers used and precipitate the polymer formed are suitable. Examples include aliphatic hydrocarbons such as hexane, heptane, octane, isooctane, isododecane and alcohols such as octanol. The porogen is used in amounts of 10 to 150% by weight, preferably 20 to 100% by weight, based on the sum of the monomers and crosslinking agents used.
Geeignete Radikalbildner im Rahmen der vorliegenden Erfindung sind vorzugsweise öllösliche Initiatoren. Beispielhaft seien genannt: Peroxyverbindungen wie Diben- zoylperoxid, Dilaurylperoxid, Bis (p-chlorbenzoylperoxid), Dicyclohexylperoxydi- carbonat, tert.-Butylperoctoat, 2,5-Bιs(2-ethylhexanoylperoλy)-2,5-dιmethylhexan und tert.-Amylperoxy-2-etylhexan, desweiteren Azoverbindungen wie 2,2 '-Azo- bis(isobutyronitril), 2,2'-Azobis(2,4-dimethylvalereonitril) und 2,2'-Azobis(2- methylisobutyronitril). Die Initiatoren werden im allgemeinen in Mengen von 0,05 bis 2,5 Gew.-%, vorzugsweise 0,2 bis 1,5 Gew.% bezogen auf die Monomer- mischung angewendet.Suitable radical formers in the context of the present invention are preferably oil-soluble initiators. Examples include: peroxy compounds such as dibenzoyl peroxide, dilauryl peroxide, bis (p-chlorobenzoyl peroxide), dicyclohexyl peroxydicarbonate, tert-butyl peroctoate, 2,5-bis (2-ethylhexanoylperoλy) -2,5-dimethylhexane and tert-amylperoxy-2-ethylhexane, further azo compounds such as 2,2'-azobis (isobutyronitrile), 2,2'-azobis (2,4-dimethylvalereonitrile) and 2,2'-azobis (2-methylisobutyronitrile) . The initiators are generally used in amounts of 0.05 to 2.5% by weight, preferably 0.2 to 1.5% by weight, based on the monomer mixture.
Bei der Herstellung der erfindungsgemäßen gelf rmigen und makroporösen Perlpolymerisate werden gegebenenfalls Schutzkolloide in der wäßrigen Phase eingesetzt. Geeignete Schutzkolloide gemäß der vorliegenden Erfindung sind natürliche und synthetische wasserlösliche Polymere, wie beispielsweise Gelatine, Stärke,Protective colloids are optionally used in the aqueous phase in the preparation of the gel-shaped and macroporous bead polymers according to the invention. Suitable protective colloids according to the present invention are natural and synthetic water-soluble polymers, such as gelatin, starch,
Cellulosederivate, insbesondere Celluloseester und Celluloseether, Polyvinyl- alkohol, Polyvinylpyrrolidon, Polyacrylsäure, Polymethacrylsäure und Copoly- merisate aus Acrylsäure, Methacrylsäure, Methacrylsäureestern und/oder Acrylsäure- estern. Besonders gut geeignet sind mit Alkalihydroxid neutralisierte Copolymerisate aus Methacrylsäure und Methacrylsäureester. Die Einsatzmenge der Schutzkolloide beträgt im allgemeinen 0.05 bis 2 % bezogen auf die wäßrige Phase, vorzugsweise 0.1 bis 1 %.Cellulose derivatives, in particular cellulose esters and cellulose ethers, polyvinyl alcohol, polyvinyl pyrrolidone, polyacrylic acid, polymethacrylic acid and copolymers of acrylic acid, methacrylic acid, methacrylic acid esters and / or acrylic acid esters. Copolymers of methacrylic acid and methacrylic acid ester neutralized with alkali metal hydroxide are particularly suitable. The amount of protective colloids used is generally 0.05 to 2%, based on the aqueous phase, preferably 0.1 to 1%.
Die wäßrige Phase kann darüberhinaus gegebenenfalls ein Puffersystem enthalten. Bevorzugt werden Puffersysteme, die den pH-Wert der wäßrigen Phase bei Beginn der Polymerisation auf einen Wert zwischen 12 und 5, vorzugsweise zwischen 10 und 6 einstellen. Unter diesen Bedingungen liegen Dispergiermittel mit Carbonsäuregruppen ganz oder teilweise als Salze vor. Auf diese Weise wird die Wirkung der Schutzkolloide günstig beeinflußt. Besonders gut geeignete Puffersysteme enthalten Phosphat- oder Boratsalze.The aqueous phase can optionally also contain a buffer system. Buffer systems are preferred which adjust the pH of the aqueous phase at the start of the polymerization to a value between 12 and 5, preferably between 10 and 6. Under these conditions, dispersants with carboxylic acid groups are wholly or partly present as salts. In this way, the effect of the protective colloids is influenced favorably. Buffer systems that are particularly suitable contain phosphate or borate salts.
Die Menge der Wasserphase beträgt im allgemeinen 75 bis 1200 Gew.-%, vorzugsweise 100 bis 500 Gew.-% bezogen auf die Summe aus Monomeren, Vemetzer und Porogen. Die Rührgeschwindigkeit bei der Polymerisation ist wichtig für die Einstellung der Teilchengröße. Beim erfindungsgemäßen Herstellungsverfahren nimmt die Größe der erhaltenen Perlpolymerisate mit zunehmender Rührerdrehzahl ab. Die exakte Rührdrehzahl zur Einstellung einer bestimmten vorgegebenen Perlgröße hängt im Einzelfall stark von der Reaktorgröße, der Reaktorgeometrie und der Rührergeo- metrie ab. Es hat sich als zweckmäßig erwiesen, die notwendige Rührdrehzahl experimentell zu ermitteln. Für Laborreaktoren mit 3-Liter-Reaktionsvolumen, die mit Blattrühren ausgestattet sind, werden bei Verwendung von Copolymerisaten aus Acrylsäure, Methacrylsäure, Acrylsäureestern und/oder Methacrylsäureestern als Dispergiermittel im allgemeinen Perlgrößen von 6 bis 30 μm bei Drehzahlen von 300 bis 500 Upm erreicht.The amount of the water phase is generally 75 to 1200% by weight, preferably 100 to 500% by weight, based on the sum of monomers, crosslinking agents and porogen. The stirring speed during the polymerization is important for the adjustment of the particle size. In the production process according to the invention, the size of the bead polymers obtained decreases with increasing stirrer speed. The exact stirring speed for setting a certain predetermined bead size depends in individual cases on the reactor size, the reactor geometry and the stirrer geometry. It has proven to be expedient to determine the necessary stirring speed experimentally. For laboratory reactors with a reaction volume of 3 liters, which are equipped with blade stirring, when using copolymers of acrylic acid, methacrylic acid, acrylic acid esters and / or methacrylic acid esters as dispersing agents, bead sizes of 6 to 30 μm are generally achieved at speeds of 300 to 500 rpm.
Die Polymerisationstemperatur des erfindungsgemäßen Herstellungsverfahrens richtet sich nach der Zerfallstemperatur des eingesetzten Initiators. Sie liegt im allgemei- nen zwischen 50 und 150°C, vorzugsweise zwischen 55 und 100°C. Die Polymerisation dauert 0.5 bis einige Stunden. Es hat sich bewährt, ein Temperaturprogramm anzuwenden, bei dem die Polymerisation bei niedriger Temperatur, beispielsweise 70°C begonnen wird und mit fortschreitendem Polymerisationsumsatz die Reaktionstemperatur erhöht wird.The polymerization temperature of the production process according to the invention depends on the decomposition temperature of the initiator used. It is generally between 50 and 150 ° C, preferably between 55 and 100 ° C. The polymerization takes 0.5 to a few hours. It has proven useful to use a temperature program in which the polymerization is started at a low temperature, for example 70 ° C., and the reaction temperature is increased as the polymerization conversion progresses.
Nach der Polymerisation kann das Polymerisat mit üblichen Methoden, beispielsweise durch Filtrieren oder Dekantieren, isoliert und gegebenenfalls nach ein oder mehreren Wäschen getrocknet werden. Das Porogen kann während der Trocknung entfernt werden. Bei niedrig siedenden Porogenen, wie beispielsweise Hexan ist es auch möglich, das Porogen aus dem wäßrigen Reaktionsgemisch vor dem Isolieren des Perlpolymerisates ganz oder teilweise durch Destillation abzutrennen.After the polymerization, the polymer can be isolated using customary methods, for example by filtration or decanting, and optionally dried after one or more washes. The porogen can be removed during drying. In the case of low-boiling porogens, such as, for example, hexane, it is also possible to remove all or part of the porogen from the aqueous reaction mixture before the bead polymer is isolated by distillation.
Die Herstellung der in Wasser quellbaren Perlpolymerisate erfolgt analog der Herstellung der makroporösen Perlpolymerisate, wobei anstelle der hydrophoben Vinyl- monomere (cl ) hydrophile Vinylmonomere (c2) und anstelle des Porogens einThe water-swellable bead polymers are prepared analogously to the preparation of the macroporous bead polymers, with hydrophilic vinyl monomers (c2) instead of the hydrophobic vinyl monomers (c2) and a instead of the porogen
Lösungsmittel eingesetzt wird. Geeignete Lösungsmittel sind solche, die mit Wasser nicht mischbar sind, die Monomeren und den Vernetzer lösen und das gebildete Polymerisat nicht ausfallen sondern lösen bzw. quellen. Geeignete Lösemittel sind Toluol, Xylol, Tetrachlor- methan, Chloroform, Methylenchlorid, Dichlorethan und. Ethylacetat. Die Menge anSolvent is used. Suitable solvents are those which are immiscible with water, which dissolve the monomers and the crosslinking agent and which do not precipitate out, but rather dissolve or swell the polymer formed. Suitable solvents are toluene, xylene, tetrachloromethane, chloroform, methylene chloride, dichloroethane and. Ethyl acetate. The amount of
Hilfslösemittel beträgt im allgemeinen 10 bis 200 Gew.-%, vorzugsweise 10 bis 150 Gew.-%, besonders bevorzugt 20 bis 100 Gew.-% bezogen auf die Summe aus Monomeren und Vernetzer. Sofern gewünscht kann das Hilfslösemittel nach der Polymerisation beispielsweise durch Destillation abgetrennt werden. Toluol läßt sich besonders einfach durch azeotrope Destillation entfernen.Auxiliary solvent is generally 10 to 200% by weight, preferably 10 to 150% by weight, particularly preferably 20 to 100% by weight, based on the sum of monomers and crosslinking agent. If desired, the auxiliary solvent can be separated off after the polymerization, for example by distillation. Toluene is particularly easy to remove by azeotropic distillation.
Die erfindungsgemäßen in Wasser quellbaren Perlpolymerisate haben Quellungs- indices von 1,2 bis 12, vorzugsweise 1,5 bis 8 gemessen bei 25°C und pH 7. Als Quellungsindex ist der Quotient aus dem Volumen des bis zur Sättigung in Wasser gequollenen Perlpolymerisates und dem Volumen des wasserfreien Perlpolymerisates definiert.The water-swellable bead polymers according to the invention have swelling indices of 1.2 to 12, preferably 1.5 to 8, measured at 25 ° C. and pH 7. The swelling index is the quotient of the volume of the bead polymer swollen in water until saturation and the Volume of the anhydrous polymer beads defined.
Weiterhin Gegenstand der vorliegenden Anmeldung sind Mittel zur Isolierung von Nucleinsäuren enthaltend wasserunlösliche makroporöse Perlpolymerisate mit einer mittleren Teilchengröße von 3 bis 100 μm, einen Porendurchmesser von 10 bisThe present application furthermore relates to compositions for isolating nucleic acids containing water-insoluble macroporous bead polymers having an average particle size of 3 to 100 μm and a pore diameter of 10 to
1 000 nm und einer spezifischen Oberfläche gemessen nach BET von 5 bis 500 m2/g, bestehend aus polymerisierten Einheiten von1,000 nm and a specific surface area measured according to BET of 5 to 500 m 2 / g, consisting of polymerized units of
a) 5 bis 98 Gew.-% Aminomonomer b) 2 bis 30 Gew.-% Vernetzer cl ) 0 bis 93 Gew.-% hydrophobem Vinylmonomera) 5 to 98% by weight of amino monomer b) 2 to 30% by weight of crosslinking agent cl) 0 to 93% by weight of hydrophobic vinyl monomer
oder von in Wasser unlöslichen aber quellbaren Perlpolymerisaten mit einer mittleren Teilchengröße von 3 bis 100 μm, bestehend aus polymerisierten Einheiten von a) 5 bis 79,7 Gew.-% Aminomonomer b) 0,3 bis 10 Gew.-% Vernetzer und c2) 10 bis 93 Gew.-% hydrophilem Vinylmonomer.or of water-insoluble but swellable bead polymers with an average particle size of 3 to 100 μm, consisting of polymerized units of a) 5 to 79.7% by weight of amino monomer b) 0.3 to 10% by weight of crosslinking agent and c2) 10 to 93% by weight of hydrophilic vinyl monomer.
Diese Mittel liegen vorzugsweise als wässrige Dispersionen mit einem Feststoffge- halt von 0,1 - 50 %, besonders bevorzugt 1 - 10 % vor. Die wässrige Phase kann gegebenenfalls Puffer enthalten, die vorzugsweise im Bereich von 2 - 6 wirksam sind.These agents are preferably in the form of aqueous dispersions with a solids content of 0.1-50%, particularly preferably 1-10%. The aqueous phase can optionally contain buffers which are preferably effective in the range 2-6.
Mögliche Einsatzgebiete eines beispielsweise als Testkit formulierten Mittels sind die oben bereits genannten Anwendungsbeispiele, beispielsweise bei der Isolierung von Nucleinsäuren aus Zellen, Gewebematerialien, Blut oder Infektionserregern, wobei besonders alle Fragen der Diagnostik eine Rolle spielen. Als Testkit werden auch die beschriebenen Polymerisate für Routine-Nucleinsäuretests in Mikrotiterplatten und/oder Teströhrchen verstanden oder anderen Formaten wie z.B. im Rahmen der Chiptechnologie. Possible areas of application of an agent formulated, for example, as a test kit are the above-mentioned application examples, for example in the isolation of nucleic acids from cells, tissue materials, blood or infectious agents, all questions of diagnostics playing a role in particular. The test kits also include the polymers described for routine nucleic acid tests in microtiter plates and / or test tubes or other formats such as, for example, in the context of chip technology.
BeispieleExamples
Beispiel 1example 1
Herstellung des Aminomonomers der Formel 1Preparation of the amino monomer of formula 1
Zu einer gerührten Lösung aus 50,07 g (0,4 Mol) 3-Aminopropylimidazol, 140 mg 2,6-Di-tert.butyl-4-methylphenol (Stabilisator), 140 mg Dibutylzinndilaurat (Katalysator) in 250 ml Chloroform wurden bei 20°C unter Kühlung 62,08 g (0,4 Mol) 2- Isocyanatoethylmethacrylat innerhalb von 60 Min zugetropft. Anschließend wurde der Ansatz solange auf 50°C erhitzt (ca. 5 h) bis im IR-Spektrum keine NCO-Bande nachweisbar war. Man erhielt 112g Aminomonomer der Formel (I).To a stirred solution of 50.07 g (0.4 mol) of 3-aminopropylimidazole, 140 mg of 2,6-di-tert-butyl-4-methylphenol (stabilizer), 140 mg of dibutyltin dilaurate (catalyst) in 250 ml of chloroform were added 20 ° C. with cooling, 62.08 g (0.4 mol) of 2-isocyanatoethyl methacrylate were added dropwise within 60 minutes. The batch was then heated to 50 ° C. (about 5 h) until no NCO band was detectable in the IR spectrum. 112 g of amino monomer of the formula (I) were obtained.
Beispiel 2Example 2
Herstellung eines gelförmigen PerlpolymerisatesProduction of a gel-like bead polymer
In einem 250ml-Reaktionsgefäß mit Blattrührer, Rückflußkühler, Thermometer, Gaseinlaß- und Gasauslaßrohr wurde eine Lösung aus 5g Polyvinylalkohol (Mowiol® 40-88) und 1,5 g Dinatriumhydrogenphosphat in 130 ml entionisiertemA solution of 5 g of polyvinyl alcohol (Mowiol® 40-88) and 1.5 g of disodium hydrogenphosphate in 130 ml was deionized in a 250 ml reaction vessel with a blade stirrer, reflux condenser, thermometer, gas inlet and gas outlet tube
Wasser vorgelegt. Zu dieser wäßrigen Lösung wurde bei 20°C unter Rühren mit 450 Upm eine organische Lösung aus 7,91 g N,N-Dimethylamino-ethylmethacrylat, 7g 2-Hydroxyethyl-methacrylat, 0,17g Triethylenglycoldimethacrylat, 0,225 g 2,2'- Azobis(2,4-dimethylvalereonitril) und 37,5 g Chloroform innerhalb von 15 min zugegeben. Es wurde leicht mit Stickstoff gespült und die Temperatur auf 67°C erhöht und 20 Stunden bei dieser Temperatur belassen. Nach dem Abkühlen wurde das gebildete Perlpolymerisat durch Dekantieren von der Reaktionsflotte abgetrennt und im Vakuum bei 50°C von Chloroform befreit. Man erhielt 13,5 g Perlpolymerisat mit einer mittleren Teilchengröße von 20 μm und einem Quellungsindex von 5,1 gemessen bei 25 °C in Wasser. Beispiel 3Submitted water. An organic solution of 7.91 g of N, N-dimethylamino-ethyl methacrylate, 7 g of 2-hydroxyethyl methacrylate, 0.17 g of triethylene glycol dimethacrylate, 0.225 g of 2,2'-azobis was added to this aqueous solution at 20 ° C. with stirring at 450 rpm (2,4-dimethylvalereonitrile) and 37.5 g chloroform added within 15 min. It was flushed lightly with nitrogen and the temperature was raised to 67 ° C. and left at this temperature for 20 hours. After cooling, the bead polymer formed was separated from the reaction liquor by decanting and chloroform was removed in vacuo at 50 ° C. 13.5 g of bead polymer were obtained with an average particle size of 20 μm and a swelling index of 5.1 measured at 25 ° C. in water. Example 3
Herstellung eines makroporösen PerlpolymerisatesProduction of a macroporous bead polymer
In einem 2 Liter-Reaktionsgefäß mit Blattrührer, Rückflußkühler, Thermometer,In a 2 liter reaction vessel with blade stirrer, reflux condenser, thermometer,
Gaseinlaß- und Gasauslaßrohr wurde eine Lösung aus 42,5g Polyvinylalkohol (Moviol 40-88) und 12,75 g Dmatriumhydrogenphosphat in 1240 g entionisiertem Wasser vorgelegt. Zu dieser wäßrigen Lösung wurde bei 20°C unter Rühren mit 280 Upm (Umdrehungen pro Minute) eine organische Lösung aus 23,71 g N,N- Dimethylaminoethylmethacrylat, 13,04 g Styrol, 10,67 g Divinylbenzol, 0,71g 2,2'-A solution of 42.5 g of polyvinyl alcohol (Moviol 40-88) and 12.75 g of sodium hydrogenphosphate in 1240 g of deionized water was placed in the gas inlet and gas outlet tube. An organic solution of 23.71 g of N, N-dimethylaminoethyl methacrylate, 13.04 g of styrene, 10.67 g of divinylbenzene, 0.71 g of 2 was added to this aqueous solution at 20 ° C. with stirring at 280 rpm (revolutions per minute). 2'-
Azobis(2,4-dimethylvalereonitril) und 31,62 g Hexan innerhalb von 30 min bei 25 °C zugegeben. Es wurde leicht mit Stickstoff gespült und die Temperatur auf 66°C erhöht und 20 Stunden bei dieser Temperatur belassen. Danach wurde bei einer Innentemperatur von 70 bis 98 °C das Hexan abdestilliert. Nach dem Abkühlen wurde das entstandene Perlpolymerisat durch Dekantieren von der Reaktionsflotte abgetrennt und im Vakuum bei 50°C getrocknet. Man erhielt 38 g Perlpolymerisat mit einer mittleren Teilchengröße von 15 μm und einer spezifischen Oberfläche von 62,3 m2/g.Azobis (2,4-dimethylvalereonitrile) and 31.62 g of hexane were added within 30 min at 25 ° C. It was flushed slightly with nitrogen and the temperature was raised to 66 ° C. and left at this temperature for 20 hours. The hexane was then distilled off at an internal temperature of 70 to 98 ° C. After cooling, the bead polymer formed was separated from the reaction liquor by decanting and dried in vacuo at 50.degree. 38 g of bead polymer were obtained with an average particle size of 15 μm and a specific surface area of 62.3 m 2 / g.
Beispiel 4Example 4
Herstellung eines makroporösen PerlpolymerisatesProduction of a macroporous bead polymer
Beispiel 3 wurde wiederholt, wobei eine organische Lösung aus 23,71 g Aminomo- nomer aus Beispiel 1, 13,04 g Styrol ,10,67 g Divinylbenzol, 0,71g 2,2'-Azobis(2,4- dimethylvalereonitril) und 38 g Hexan eingesetzt wurde. Man erhielt 35 g makroporöses Perlpolymerisat mit einer mittleren Teilchengröße von 25 μm und einer spezifischen Oberfläche von 74 m2/g. Biologisches ErgebnisExample 3 was repeated, an organic solution consisting of 23.71 g of amino monomer from Example 1, 13.04 g of styrene, 10.67 g of divinylbenzene, 0.71 g of 2,2'-azobis (2,4-dimethylvalereonitrile) and 38 g of hexane was used. 35 g of macroporous bead polymer with an average particle size of 25 μm and a specific surface area of 74 m 2 / g were obtained. Biological result
• 100 μl Blut wurden mit 105 Caski Zellen gemischt Diese Zellen enthalten das humane Papillomvirus Typ 16 (HPV) • Zu diesem Gemisch wurden 10 μl einer 2,4 %-ιgen Partikeldispersion aus100 μl of blood were mixed with 10 5 Caski cells. These cells contain the human papillomavirus type 16 (HPV). 10 μl of a 2.4% particle dispersion were extracted from this mixture
Beispiel 2 hinzugegebenExample 2 added
• Nach Zugabe von 200 μl eines geeigneten Puffers, beispielsweise TE, erfolgte eine Inkubation für 5 mm bei Raumtemperatur (TE steht für 10 mMol Tπs HC1 und 1 mMol Ethylendiamintetraessigsaure pH 7 4 in der Endkonzentra- tion)After the addition of 200 μl of a suitable buffer, for example TE, there was an incubation for 5 mm at room temperature (TE stands for 10 mmol of Tπs HC1 and 1 mmol of ethylenediaminetetraacetic acid pH 7 4 in the final concentration)
• Die Partikel wurden danach bei 7 000 φM für 3 mm in einer Eppendorf- zentπfuge sedimentiert• The particles were then sedimented at 7,000 φM for 3 mm in an Eppendorf centrifuge
• Zum Sediment wurden nun 200 μl eines geeigneten Lysispuffers, beispielsweise 0,5 % IGEPAL CA-630® m TE (IGEPAL CA-630® ist ein mcht- ionisches Detergens, was beispielsweise durch die Firma Sigma, Bestellnummer I 3021 bezogen werden kann), gegeben und erneut für 5 mm bei Raumtemperatur inkubiert200 μl of a suitable lysis buffer, for example 0.5% IGEPAL CA-630® m TE (IGEPAL CA-630® is a non-ionic detergent, which can be obtained, for example, from Sigma, order number I 3021) were then added to the sediment. , given and incubated again for 5 mm at room temperature
Statt IGEPAL CA-630® können aber auch andere Lysispuffer eingesetzt werden Beispielhaft seien hier klassische Verfahren wie mit Protease K Verdau und anschließende Reinigung mittels Phenol/Chloroform oderInstead of IGEPAL CA-630®, other lysis buffers can also be used. Examples include classic methods such as with Protease K digestion and subsequent cleaning using phenol / chloroform or
Natπumlaurylsulfat-Losungen genannt (Sigma Bestellnummer L 6026), beispielsweise als 0,5 %ιge wassπge LosungNatπumlaurylsulfat solutions called (Sigma order number L 6026), for example as a 0.5% water solution
• Es erfolgte die erneute Zentnfugaüon und Sedimentation bei 7 000 φM für 3 mm in einer Eppendorfzentπfuge • Die Partikel wurden anschließend 2 x mit einem geeigneten Puffer (z B TE) gewaschen Nach dem zweiten Waschschritt wurde der Überstand verworfen und nur noch mit den Partikeln weitergearbeitet• The centrifugation and sedimentation were carried out again at 7000 φM for 3 mm in an Eppendorf centrifuge. • The particles were then washed twice with a suitable buffer (eg TE). After the second washing step, the supernatant was discarded and only the particles were worked on
• Die Freisetzung der an die Partikel gebundenen Nukleinsaure erfolgte durch Einstellung des pH-Wertes auf >12 durch Zugabe von 1 μl 0,5 normaler NaOH• The nucleic acid bound to the particles was released by adjusting the pH to> 12 by adding 1 μl of 0.5 normal NaOH
• Es schloß sich eine 15mιnutιge Inkubation bei Raumtemperatur an • Nach Zentrifugation (3 min, 7 000 φM in einer Eppendorfzentrifuge) wurde die Konzentration der gewonnenen Nukleinsäure mittels eines geeigneten Verfahrens, beispielsweise durch Analyse in einem Gelsystem, besonders bevorzugt das "Submerged Gel Nucleic Acid Electrophoresis System", Best.-Nr. 170 4406 der Firma BIO-RAD (webpage: www.bio-rad.com), bestimmt.• A 15 minute incubation at room temperature followed • After centrifugation (3 min, 7,000 φM in an Eppendorf centrifuge), the concentration of the nucleic acid obtained was determined using a suitable method, for example by analysis in a gel system, particularly preferably the "Submerged Gel Nucleic Acid Electrophoresis System", order no. 170 4406 from BIO-RAD (webpage: www.bio-rad.com).
Im Vergleich zu Beads für die Nucleinsäureextraktion, wie sie aus dem Verfahren der EP-A-0 707 077 bekannt waren, wurden mit den erfindungsgemäßen Verfahren und den darin verwendeten Perlpolymerisaten überraschend deutlich bessere Resultate erzielt. • 15 μl des so gewonnenen Überstandes wurden nun in eine HPV spezifischeIn comparison to beads for nucleic acid extraction, as were known from the process of EP-A-0 707 077, surprisingly significantly better results were achieved with the processes according to the invention and the bead polymers used therein. • 15 μl of the supernatant obtained in this way were now specific to an HPV
PCR (Polymerasekettenreaktion) eingesetzt, das heißt, dass Primer in eine PCR eingesetzt wurde, die spezifisch für humane Papillomviren (HPV) sind. Bei der Analyse des Ergebnisses auf einem Gelsystem konnte die erwartete Nukleinsäurebande klar und deutlich identifiziert werden. PCR (polymerase chain reaction) was used, which means that primers were used in a PCR that are specific for human papilloma viruses (HPV). When analyzing the result on a gel system, the expected nucleic acid band could be clearly identified.

Claims

Patentansprüche Claims
1. Verfahren zur Isolierung von Nucleinsäuren aus einer Probe umfassend die nachfolgenden Schritte1. A method for isolating nucleic acids from a sample comprising the following steps
A) Vermischen der Probe mit einem wasserunlöslichen, im basischen und neutralen Bereich nicht ionischen Polymerisat bei einem pH- Wert von 7 oder weniger, wobei die Nucleinsäuren adsorbiert werden,A) mixing the sample with a water-insoluble, non-ionic polymer in the basic and neutral range at a pH of 7 or less, the nucleic acids being adsorbed,
B) Abtrennen des wasserunlöslichen Polymerisates,B) separating the water-insoluble polymer,
C) Vermischen des wasserunlöslichen Polymerisates mit einer wäßrigen Phase mit einem pH-Wert von größer 7, wobei die adsorbierten Nucleinsäuren freigesetzt werden,C) mixing the water-insoluble polymer with an aqueous phase with a pH greater than 7, the adsorbed nucleic acids being released,
dadurch gekennzeichnet, daß das wasserunlösliche Polymerisat ein Perlpolymerisat mit einer mittleren Teilchengröße von 3 bis 100 μm ist und aus polymerisierten Einheiten voncharacterized in that the water-insoluble polymer is a bead polymer with an average particle size of 3 to 100 microns and from polymerized units of
a) 5 bis 98 Gew.-% Aminomonomer b) 0,3 bis 30 Gew.-% Vernetzer und c) 0 bis 93 Gew.- Vinylmonomera) 5 to 98 wt .-% amino monomer b) 0.3 to 30 wt .-% crosslinker and c) 0 to 93 wt .-% vinyl monomer
besteht.consists.
2. Verfahren gemäß Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß nach Verfahrensschritt A) die Lyse des biologischen Materials erfolgt.2. The method according to claim 1, characterized in that after step A) the lysis of the biological material takes place.
3. Verfahren zur Isolierung von Nucleinsäuren umfassend die Schritte A), B) und C) gemäß der Ansprüche 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß das Polymerisat ein wasserlösliches, makroporöses Perlpolymerisat mit einer mittleren Teilchengröße von 3 bis 100 μm und einer spezifischen Oberfläche gemessen nach BET von 5 bis 500 m2/g ist und aus polymerisierten Einheiten von3. A method for isolating nucleic acids comprising steps A), B) and C) according to claims 1 and 2, characterized in that the polymer is a water-soluble, macroporous bead polymer with a medium Particle size of 3 to 100 microns and a specific surface measured according to BET of 5 to 500 m 2 / g and from polymerized units of
a) 5 bis 98 Gew.-% Aminomonomer b) 0,3 bis 30 Gew.-% Vernetzer und cl) 0 bis 93 Gew.-% hydrophobem Vinylmonomera) 5 to 98% by weight of amino monomer b) 0.3 to 30% by weight of crosslinking agent and cl) 0 to 93% by weight of hydrophobic vinyl monomer
besteht, oder daß das wasserunlösliche Polymerisat ausconsists, or that the water-insoluble polymer from
in Wasser gut quellbarem Perlpolymerisat mit einer mittleren Teilchengröße von 3 bis 100 μm, das aus polymerisierten Einheiten vonbead polymer readily swellable in water with an average particle size of 3 to 100 μm, which consists of polymerized units of
a) 5 bis 79,5 Gew.-% Aminomonomer b) 0,3 bis 10 Gew.-% Vernetzer und c2) 10 bis 93 Gew.-% hydrophilem Vinylmonomera) 5 to 79.5% by weight of amino monomer b) 0.3 to 10% by weight of crosslinking agent and c2) 10 to 93% by weight of hydrophilic vinyl monomer
besteht.consists.
4. Waserunlösliche, makroporöse Perlpolymerisate mit einer mittleren Teilchen- große von 3 bis 100 μm, einem Porendurchmesser von 10 bis 1 000 nm und einer spezifischen Oberfläche gemessen nach BET von 5 bis 500 m2/g, dadurch gekennzeichnet, daß diese aus polymerisierten Einheiten von4. Water-insoluble, macroporous polymer beads with an average particle size of 3 to 100 microns, a pore diameter of 10 to 1,000 nm and a specific surface area measured according to BET of 5 to 500 m 2 / g, characterized in that they consist of polymerized units of
a) 5 bis 98 Gew.-% Aminomonomer b) 2 bis 30 Gew.-% Vernetzer und cl ) 0 bis 93 Gew.-% hydrophobem Vinylmonomera) 5 to 98% by weight of amino monomer b) 2 to 30% by weight of crosslinking agent and cl) 0 to 93% by weight of hydrophobic vinyl monomer
bestehen. consist.
5. Wasserunlösliche aber in Wasser quellbare Perlpolymerisate mit einer mittleren Teilchengröße von 3 bis 100 μm, dadurch gekennzeichnet, daß diese aus polymerisierten Einheiten von5. Water-insoluble but water-swellable bead polymers with an average particle size of 3 to 100 microns, characterized in that they consist of polymerized units of
a) 5 bis 79,7 Gew.-% Aminomonomer b) 0,3 bis 10 Gew.-% Vernetzer und c2) 10 bis 93 Gew,.%o hydrophilem Vinylmonomera) 5 to 79.7% by weight of amino monomer b) 0.3 to 10% by weight of crosslinking agent and c2) 10 to 93% by weight of hydrophilic vinyl monomer
bestehen.consist.
6. Verfahren zur Herstellung von wasserunlöslichen, makroporösen Perlpolymerisaten mit einer mittleren Teilchengröße von 3 bis 100 μm, einem Porendurchmesser von 10 bis 1 000 nm und einer spezifischen Oberfläche gemessen nach BET von 5 bis 500 m2/g, dadurch gekennzeichnet, daß man eine Mischung von6. A process for the preparation of water-insoluble, macroporous bead polymers with an average particle size of 3 to 100 microns, a pore diameter of 10 to 1,000 nm and a specific surface area measured according to BET of 5 to 500 m 2 / g, characterized in that a Mix of
a) 5 bis 98 Gew-Teilen Aminomonomer b) 2 bis 30 Gew-Teilen Vernetzer cl) 0 bis 93 Gew-Teilen hydrophobem Vinylmonomer d) 10-150 Gew-Teilen Porogen und e) 0,1 - 2,5 Gew-Teilen Radikalbildnera) 5 to 98 parts by weight of amino monomer b) 2 to 30 parts by weight of crosslinking agent cl) 0 to 93 parts by weight of hydrophobic vinyl monomer d) 10-150 parts by weight of porogen and e) 0.1 to 2.5 parts by weight Radical generator
in einem wäßrigen Medium unter Verwendung eines Schutzkolloides dispergiert, anschließend die erhaltene Dispersion durch Erhitzen auf die Zerfalls- temperatur des Radikalbildners polymerisiert und nach erfolgter Polymerisation das Porogen durch Extraktion und/oder Abdampfen entfernt.dispersed in an aqueous medium using a protective colloid, then the dispersion obtained is polymerized by heating to the decomposition temperature of the radical generator and, after the polymerization, the porogen is removed by extraction and / or evaporation.
7. Verfahren zur Herstellung von in Wasser unlöslichen aber quellbaren Perlpolymerisaten mit einer mittleren Teilchengröße von 3 bis 100 μm, dadurch gekennzeichnet, daß man eine Mischung von a) 5 bis 79,7 Gew% Aminomonomer b) 0,3 bis 10 Gew% Vernetzer und c2) 10 bis 93 Gew% hydrophilem Vinylmonomer d) 10-150 Gew-Teilen Lösungsmittel und e) 0,1 - 2,5 Gew-Teilen Radikalbildner7. A process for the preparation of water-insoluble but swellable bead polymers with an average particle size of 3 to 100 microns, characterized in that a mixture of a) 5 to 79.7% by weight of amino monomer b) 0.3 to 10% by weight of crosslinking agent and c2) 10 to 93% by weight of hydrophilic vinyl monomer d) 10 to 150 parts by weight of solvent and e) 0.1 to 2.5% by weight -Share radical generator
in einem wäßrigen Medium unter Verwendung eines Schutzkolloides dispergiert, anschließend die erhaltene Dispersion durch Erhitzen auf die Zerfallstemperatur des Radikalbildners polymerisiert und nach erfolgter Polymerisa- tion das Lösungsmittel durch Extraktion und/oder Abdampfen entfernt.dispersed in an aqueous medium using a protective colloid, then the dispersion obtained is polymerized by heating to the decomposition temperature of the radical generator and, after polymerization, the solvent is removed by extraction and / or evaporation.
8. Aminomonomer gemäß Formel (I)8. Amino monomer according to formula (I)
Figure imgf000025_0001
Figure imgf000025_0001
9. Verfahren zur Herstellung von Aminomonomer der Formel (I) gemäß9. A process for the preparation of amino monomers of the formula (I) according to
Anspruch 8 dadurch gekennzeichnet, daß man 2-Isocyanatoethylmethacrylat mit 3-Aminopropylimidazol umsetzt.Claim 8, characterized in that 2-isocyanatoethyl methacrylate is reacted with 3-aminopropylimidazole.
10. Verwendung von wasserunlöslichen, makroporösen Perlpolymerisaten mit einer mittleren Teilchengröße von 3 bis 100 μm, einem Porendurchmesser von 10 bis 1 000 nm und einer spezifischen Oberfläche gemessen nach BET von 5 bis 500 m2/g, bestehend aus polymerisierten Einheiten von10. Use of water-insoluble, macroporous bead polymers with an average particle size of 3 to 100 microns, a pore diameter of 10 to 1000 nm and a specific surface area measured according to BET of 5 to 500 m 2 / g, consisting of polymerized units of
a) 5 bis 98 Gew.-% Aminomonomer b) 2 bis 30 Gew.-% Vernetzer cl ) 0 bis 93 Gew.-% hydrophobem Vinylmonomer oder von in Wasser unlöslichen aber quellbaren Perlpolymerisaten mit einer mittleren Teilchengröße von 3 bis 100 μm, bestehend aus polymerisierten Einheiten vona) 5 to 98% by weight of amino monomer b) 2 to 30% by weight of crosslinking agent cl) 0 to 93% by weight of hydrophobic vinyl monomer or of water-insoluble but swellable bead polymers with an average particle size of 3 to 100 μm, consisting of polymerized units of
a) 5 bis 79,7 Gew.-% Aminomonomer b) 0,3 bis 10 Gew.-% Vernetzer und c2) 10 bis 93 Gew.-% hydrophilem Vinylmonomera) 5 to 79.7% by weight of amino monomer b) 0.3 to 10% by weight of crosslinking agent and c2) 10 to 93% by weight of hydrophilic vinyl monomer
zur Isolierung von Nucleinsäuren aus einer Probe.for the isolation of nucleic acids from a sample.
11. Mittel zur Isolierung von Nucleinsäuren aus einer Probe enthaltend wasserunlösliche makroporöse Perlpolymerisate mit einer mittleren Teilchengröße von 3 bis 100 μm, einem Porendurchmesser von 10 bis 1 000 nm und einer spezifischen Oberfläche gemessen nach BET von 5 bis 500 m2/g, bestehend aus polymerisierten Einheiten von11. Means for isolating nucleic acids from a sample containing water-insoluble macroporous bead polymers with an average particle size of 3 to 100 μm, a pore diameter of 10 to 1,000 nm and a specific surface area measured according to BET of 5 to 500 m 2 / g, consisting of polymerized units of
a) 5 bis 98 Gew.-%> Aminomonomer b) 2 bis 30 Gew.-% Vernetzer cl) 0 bis 93 Gew.-% hydrophobem Vinylmonomera) 5 to 98% by weight> amino monomer b) 2 to 30% by weight crosslinker cl) 0 to 93% by weight hydrophobic vinyl monomer
oder von in Wasser unlöslichen aber quellbaren Perlpolymerisaten mit einer mittleren Teilchengröße von 3 bis 100 μm, bestehend aus polymerisierten Einheiten vonor of water-insoluble but swellable bead polymers with an average particle size of 3 to 100 μm, consisting of polymerized units of
a) 5 bis 79,7 Gew.-% Aminomonomer b) 0,3 bis 10 Gew.-% Vernetzer und c2) 10 bis 93 Gew.-% hydrophilem Vinylmonomer. a) 5 to 79.7% by weight of amino monomer b) 0.3 to 10% by weight of crosslinking agent and c2) 10 to 93% by weight of hydrophilic vinyl monomer.
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